資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：等待通知機(jī)制利用，實(shí)現(xiàn)的一個(gè)生產(chǎn)者一個(gè)消費(fèi)者和一個(gè)單位的緩存的簡(jiǎn)單模型上面例子中我們生產(chǎn)了一個(gè)數(shù)據(jù)后就需要對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行消費(fèi)如果生產(chǎn)了但數(shù)據(jù)沒有被獲取則生產(chǎn)線程會(huì)在等待中直到調(diào)用了方法后才會(huì)被繼續(xù)執(zhí)行反之也是一樣的也就是說(shuō)方法是使線程暫停
等待/通知機(jī)制
利用wait，notify實(shí)現(xiàn)的一個(gè)生產(chǎn)者、一個(gè)消費(fèi)者和一個(gè)單位的緩存的簡(jiǎn)單模型:
public class QueueBuffer {
int n;
boolean valueSet = false;
synchronized int get() {
if (!valueSet)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("InterruptedException caught");
}
System.out.println("Got: " + n);
valueSet = false;
notify();
return n;
}
synchronized void put(int n) {
if (valueSet)
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("InterruptedException caught");
}
this.n = n;
valueSet = true;
System.out.println("Put: " + n);
notify();
}
}
public class Producer implements Runnable {
private QueueBuffer q;
Producer(QueueBuffer q) {
this.q = q;
new Thread(this, "Producer").start();
}
public void run() {
int i = 0;
while (true) {
q.put(i++);
}
}
}
public class Consumer implements Runnable {
private QueueBuffer q;
Consumer(QueueBuffer q) {
this.q = q;
new Thread(this, "Consumer").start();
}
public void run() {
while (true) {
q.get();
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
QueueBuffer q = new QueueBuffer();
new Producer(q);
new Consumer(q);
System.out.println("Press Control-C to stop.");
}
}
上面例子中, 我們生產(chǎn)了一個(gè)數(shù)據(jù)后就需要對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行消費(fèi). 如果生產(chǎn)了但數(shù)據(jù)沒有被獲取, 則生產(chǎn)線程會(huì)在等待中. 直到調(diào)用了 notify() 方法后才會(huì)被繼續(xù)執(zhí)行. 反之也是一樣的.
也就是說(shuō), wait() 方法是使線程暫停; notify() 方法是使線程繼續(xù)運(yùn)行.
但是在使用時(shí)需要注意:
1.執(zhí)行wait, notify時(shí)，不獲得鎖會(huì)如何?
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Object obj = new Object();
obj.wait();
obj.notifyAll();
}
執(zhí)行以上代碼, 會(huì)拋出java.lang.IllegalMonitorStateException的異常.
2.執(zhí)行wait, notify時(shí), 不獲得該對(duì)象的鎖會(huì)如何?
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Object obj = new Object();
Object lock = new Object();
synchronized (lock) {
obj.wait();
obj.notifyAll();
}
}
執(zhí)行代碼，同樣會(huì)拋出java.lang.IllegalMonitorStateException的異常
該對(duì)象的鎖 指的就是 obj 對(duì)象的鎖.
3.為什么在執(zhí)行 wait, notify時(shí), 必須獲得該對(duì)象的鎖？
我們需要先知道 synchronized 的作用:
Java中每一個(gè)對(duì)象都可以成為一個(gè)監(jiān)視器(Monitor), 該Monitor由一個(gè)鎖(lock), 一個(gè)等待隊(duì)列(waiting queue), 一個(gè)入口隊(duì)列(entry queue).
對(duì)于一個(gè)對(duì)象的方法, 如果沒有 synchronized 關(guān)鍵字, 該方法可以被任意數(shù)量的線程, 在任意時(shí)刻調(diào)用.
對(duì)于添加了 synchronized 關(guān)鍵字的方法, 任意時(shí)刻只能被唯一的一個(gè)獲得了對(duì)象實(shí)例鎖的線程調(diào)用.
synchronized 用于實(shí)現(xiàn)多線程的同步操作.
當(dāng)一個(gè)線程在執(zhí)行 synchronized 的方法內(nèi)部, 調(diào)用了 wait() 后, 該線程會(huì)釋放該對(duì)象的鎖, 然后該線程會(huì)被添加到該對(duì)象的等待隊(duì)列中(waiting queue), 只要該線程在等待隊(duì)列中, 就會(huì)一直處于閑置狀態(tài), 不會(huì)被調(diào)度執(zhí)行.
要注意 wait() 方法會(huì)強(qiáng)迫線程先進(jìn)行釋放鎖操作, 所以在調(diào)用 wait() 時(shí), 該線程必須已經(jīng)獲得鎖, 否則會(huì)拋出異常(IllegalMonitorStateException). 由于 wait() 在 synchonized 的方法內(nèi)部被執(zhí)行, 鎖一定已經(jīng)獲得, 就不會(huì)拋出異常了.
當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用一個(gè)對(duì)象的 notify() 方法時(shí), 調(diào)度器會(huì)從所有處于該對(duì)象等待隊(duì)列 (waiting queue) 的線程中取出任意一個(gè)線程, 將其添加到入口隊(duì)列 (entry queue) 中. 然后在入口隊(duì)列中的多個(gè)線程就會(huì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象的鎖, 得到鎖的線程就可以繼續(xù)執(zhí)行. 如果等待隊(duì)列中(waiting queue)沒有線程, notify() 方法不會(huì)產(chǎn)生任何作用.
線程狀態(tài)NEW: 線程實(shí)例化時(shí)的默認(rèn)狀態(tài).
RUNNABLE: 一旦線程開始執(zhí)行, 它就會(huì)移動(dòng)到Runnable狀態(tài). 請(qǐng)注意, 等待獲取 CPU 以供執(zhí)行的線程仍處于此狀態(tài).
BLOCKED: 線程一旦被阻塞, 就會(huì)等待監(jiān)視器鎖, 并且移動(dòng)到阻塞狀態(tài). 有兩種方式可以進(jìn)入阻塞狀態(tài).
synchronised 同步代碼塊或同步方法.
調(diào)用 Object.Wait 方法.
WAITING: 調(diào)用下列方法來(lái)將線程變?yōu)榈却隣顟B(tài)
Object.wait without a timeout
Thread.join without a timeout
LockSupport.park
TIMED_WAITING: 調(diào)用下列方法將線程變?yōu)槌瑫r(shí)等待
Thread.sleep
Object.wait with a timeout
Thread.join with a timeout
LockSupport.parkNanos
LockSupport.parkUntil
TERMINATED: 一旦線程終止, 它就會(huì)移動(dòng)到這種狀態(tài).
通過(guò)管道進(jìn)行線程通信: 字節(jié)流用來(lái)讀取管道中的數(shù)據(jù)
public class ReadData extends Thread {
private PipedInputStream pipedInputStream;
public ReadData(PipedInputStream pipedInputStream) {
this.pipedInputStream = pipedInputStream;
}
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("read :");
byte[] byteArray = new byte[20];
int readLen = this.pipedInputStream.read(byteArray);
String newData = "";
while(readLen != -1) {
newData += new String(byteArray, 0, readLen);
readLen = this.pipedInputStream.read(byteArray);
}
System.out.println(newData);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
用來(lái)給管道發(fā)送數(shù)據(jù)
public class WriteData extends Thread {
private PipedOutputStream pipedOutputStream;
public WriteData(PipedOutputStream pipedOutputStream) {
this.pipedOutputStream = pipedOutputStream;
}
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("write :");
for (int i = 0; i < 300; i++) {
String outData = "" + (i + 1);
this.pipedOutputStream.write(outData.getBytes());
System.out.print(outData);
}
System.out.println();
this.pipedOutputStream.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
PipedInputStream pipedInputStream = new PipedInputStream();
PipedOutputStream pipedOutputStream = new PipedOutputStream();
pipedOutputStream.connect(pipedInputStream);
WriteData writeData = new WriteData(pipedOutputStream);
ReadData readData = new ReadData(pipedInputStream);
writeData.start();
readData.start();
}
pipedOutputStream.connect(pipedInputStream); 用來(lái)將兩個(gè)流之間產(chǎn)生通訊.
對(duì)于字節(jié)流和字符流是一樣的, 只需要使用 PipedWriter 和 PipedReader.join 方法使用
在一個(gè)線程(父線程)中創(chuàng)建另一個(gè)線程(子線程), 有些情況下, 我們需要等待子線程執(zhí)行完成后, 父線程在繼續(xù)執(zhí)行.
比如子線程處理一個(gè)數(shù)據(jù), 父線程要取得這個(gè)數(shù)據(jù)中的值, 可以考慮使用 join 方法來(lái)實(shí)現(xiàn).
不使用 join 方法前的問題public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
int i = (int) (Math.random() * 10000);
System.out.println(i);
try {
Thread.sleep(i);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.start();
//Thread.sleep(?);
System.out.println("我想當(dāng) myThread 執(zhí)行完畢后再執(zhí)行");
System.out.println("但上面代碼中 sleep 中的值應(yīng)該寫多少?");
System.out.println("答案是: 值不能確定 :) ");
}
使用 join 方法來(lái)解決問題
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.start();
myThread.join();
System.out.println("我想當(dāng) myThread 對(duì)象執(zhí)行完畢后我再執(zhí)行, 我做到了");
}
join 與 synchronized 的區(qū)別是: join 在內(nèi)部使用 wait 方法進(jìn)行等待, 而 synchronized 關(guān)鍵字使用的是 "對(duì)象監(jiān)視器" 原理做完同步.join(long) 方法的使用
并且如果遇到 interrupt 方法則會(huì)拋出, InterruptedException
方法 join(long) 中的參數(shù)是設(shè)置等待的時(shí)間.
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);
System.out.println("執(zhí)行完成");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.start();
myThread.join(2000);
System.out.println("等待2秒后執(zhí)行");
}
從打印結(jié)果來(lái)看主線程只等待了兩秒后輸出了 "等待2秒后執(zhí)行", 和 sleep 執(zhí)行結(jié)果是一樣的. 主要原因還是來(lái)自于這2個(gè)方法同步的處理上.
方法 join(long) 與 sleep(long) 的區(qū)別, join(long) 會(huì)釋放鎖, sleep(long) 不會(huì)釋放鎖.ThreadLocal 類的使用
變量值的共享可以使用 public static 變量的形式, 所有的線程都使用同一個(gè) public static 變量. 如果想實(shí)現(xiàn)每一個(gè)線程都有自己的共享變量可以使用 ThreadLocal 類.
類 ThreadLocal 主要解決的就是每個(gè)線程綁定自己的值, 可以比喻成全局存放數(shù)據(jù)的盒子, 盒子中可以存儲(chǔ)每個(gè)線程的私有數(shù)據(jù).
多個(gè)線程之間是隔離的.
public class Tools {
public static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();
}
public class ThreadA extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
Tools.threadLocal.set("ThreadA" + (i + 1));
System.out.println("ThreadA get Value=" + Tools.threadLocal.get());
Thread.sleep(200);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class ThreadB extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
Tools.threadLocal.set("ThreadB" + (i + 1));
System.out.println("ThreadB get Value=" + Tools.threadLocal.get());
Thread.sleep(200);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
類 InheritableThreadLocal 的使用
使用 InheritableThreadLocal 類可以在子線程中取得父線程繼承下來(lái)的值.
值繼承public class InheritableThreadLocalEx extends InheritableThreadLocal {
@Override
protected Object initialValue() {
return new Date().getTime();
}
}
public class Tools {
public static InheritableThreadLocalEx inheritableThreadLocalEx = new InheritableThreadLocalEx();
}
public class ThreadA extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("ThreadA get Value=" + Tools.inheritableThreadLocalEx.get());
Thread.sleep(100);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("Main get Value=" + Tools.inheritableThreadLocalEx.get());
Thread.sleep(100);
}
ThreadA threadA = new ThreadA();
threadA.start();
}
值繼承再修改
public class InheritableThreadLocalEx extends InheritableThreadLocal {
@Override
protected Object initialValue() {
return new Date().getTime();
}
@Override
protected Object childValue(Object parentValue) {
return parentValue + " 我在子線程加的~";
}
}
注意, 如果子線程在取得值得同, 主線程將 InheritableThreadLocal 中的值進(jìn)行更改, 那么子線程取到的值還是就值.
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